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              莱姆新一代数字化传感器解决方案

              2020年04月02日 14:23 ? 次阅读

              1、引言

              在微处理器和传感器变得越来越便宜的今天,全自动或半自动系统可以包含更多智能性功能,能从其环境中获得并处理更多不同的参数。数字传感器的体积非常微小并且能耗与成本也很低,具有巨大的应用潜力和前景。同时,数字化传感器对电子市场具有重要的推动作用。现在系统设计所包含的传感器和处理器越来越多。随着传感器和处理器价格的不断降低,取代机械控制结构的阈值也在不断变化。在电力电子系统中选择正确的传感器组合和处理算法可以显著地降低原材料及能耗的费用并提高系统的总体性能。

              本文就针对电力电子行业的数字化需求,介绍了莱姆新一代数字化传感器解决方案。

              2、S-D型ADC原理及特点

              所谓的 S-D ADC的原理,就是利用过采样(Oversampling)技术、噪声整形技术和数字滤波技术以很低的采样分辨率和很高的采样速率将模拟信号数字化,将高分辨率的转换问题化简为低分辨率的转换问题,增加有效分辨率。与几种传统ADC相比,过采样Σ-ΔA/D变换器由于采用了过采样技术和Σ-Δ调制技术,增加了系统中数字电路的比例,减少了模拟电路的比例,并且易于与数字系统实现单片集成,因而能够以较低的成本实现高精度的A/D变换器,适应了VLSI(VeryLarge Scale Integrated circuites)技术发展的要求。

              其主要的特点为:

              ◆Σ-△型A/D转换器基于过采样Σ-△调制和数字滤波,利用比奈奎斯特采样频率大得多的采样频率得到一系列粗糙量化数据,并由后续的数字抽取器计算出模拟信号所对应的低采样频率的高分辨率数字信号。

              ◆其表现出的优点是元件匹配精度要求低,电路组成以数字电路为主,能有效的用速度换取分辨率,无需微调工艺就可获得较高位数的分辨率,制作成本低,适合于标准CMOS单片集成技术。

              ◆∑-△调制器以采样速率输出1bit数据流,频率可高达MHz量级,例如莱姆HMSR/HO等系列产品频率均可达20MHz。数字滤波和抽取的目的是从该数据流中提取出有用的信息,并将数据速率降低到可用的水平。

              ◆∑-△ADC 中的数字滤波器对1bit数据流求平均,移去带外量化噪声并改善ADC的分辨率。数字滤波器决定了信号带宽、建立时间和阻带抑制。

              3、LEM 开环数字输出电流传感器

              LEM公司针对数字化的市场需求,在经典开环传感器的基础上基于∑-△ ADC的技术,开发出了一系列的先进数字输出传感器。其基本原理如图1所示。

              莱姆新一代数字化传感器解决方案

              图1 数字传感器及滤波应用框图

              原边电流,即被测电流Ip产生的磁场被敏感元件HALL检测输出弱电压信号VH, VH与检测到电流成正比。然后经过O.A放大、∑-△调制及标准数字化转换等信号处理后,输出Vout表示原边电流模拟量的实际状况。为了优化性能,HALL和信号处理电路被组合成一个单独的CMOS ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)。

              LEM开发研制了性能优越的新一代带二阶∑-△调制器的集成ASIC,并被应用在新的产品系列中。传感器输出信号为比特流,比特流中1的密度与被测量的电流成比例(如图2所示)。

              莱姆新一代数字化传感器解决方案

              图2 输出比特流示意

              用户需要使用一个数字滤波器来处理比特流,如图3所示。其优点是接口简单,而且使用者可以选择和定义滤波器,以便输出格式适用具体的应用和匹配系统的需求。

              莱姆新一代数字化传感器解决方案

              图3 数字传感器及滤波应用框图

              4、LEM数字传感器HLSR/HO及应用实例

              4.1 新型数字输出传感器HLSR/HO系列特点

              莱姆最新发布的系列数字输出型开环霍尔效应电流传感器:HO和HLSR,它们就是基于Σ-Δ调制器原理,输出信号为1位串行比特流信号的数字传感器。该新品具有4种不同的机械设计来满足PCB安装和盘式安装的要求,其可以对额定值为16、32、40、50、80、100、120、150、200、250ARMS的电流进行测量(如表1所示,图4所示),并具有20kHz带宽,12位的分辨率。

              莱姆新一代数字化传感器解决方案

              图4 新型数字传感器

              新型数字传感器能够提供多种数字信号输出。包括2线制模式,CMOS(时钟可以为输入或输出模式)、RS422 Manchester或LVDS Manchester,可满足最小化所需的连接;或LVDS或RS 422(时钟输入或输出)4线制模式。数字输出允许使用者选择合适的滤波器来处理比特流,以便于在分辨率和响应时间之间进行优化。

              莱姆新一代数字化传感器解决方案

              表1.新型数字传感器特性表(部分特性)

              HO系列增加了2个额外的引脚,可实现时钟和数据的差分信号处理,满足RS422和LVDS标准。另外,传感器时钟输入信号可配置范围为5 – 12.5MHz,所以整个系统可以使用同一时钟。

              4.2 数字传感器应用实例

              对一个给定的比特流,用户可以采用几个不同的滤波器(如图5)。例如:为实现“电流环”功能:如果采用sinc3滤波器、512的过采样率(OSR),则可得到有效分辨率为12位,带宽为5.5kHz的信号。

              同样的,为实现“超限检测”功能,如果采用sinc2滤波器、16的OSR,对应相同的比特流则可得到分辨率为6位,5.5?s响应时间的信号。

              另外,为了提高设备的安全性,HO系列传感器还具有过流检测(OCD)功能,它可以在A/D变换器前级检测过流信号,并给出相应的输出值,使系统快速启动;さ缏,得到;つ康。OCD的响应时间为2us。

              莱姆新一代数字化传感器解决方案

              图5 数字信号处理实例

              5、结论

              本文针对电力电子数字化的需求做了简要介绍,结合对∑-△ADC原理的阐述,以及莱姆开环数字输出传感器原理的分析,说明了使用数字输出的滤波器的特点;在此基础上较为全面的介绍了莱姆新型数字传感器HO/HLSR系列产品,并给出了应用实例。通过该实例可以明显看到数字输出传感器的灵活性、优越性,为未来电流检测的数字化奠定了基础,具有较深远的意义。

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              电流传感器 钳式交流电流传感器扩大 600A 产...

              Allegro MicroSystems, LL...

              美国马萨诸塞州伍斯特市 – Allegro MicroSystems,LLC宣布在现有的高带宽系列电...

              发表于 2020-04-02 10:51 ? 7786次阅读
              Allegro MicroSystems, LL...

              基于TMR效应的电流传感器解读

              电流传感器是能将被测体的电流的信息, 按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息...

              发表于 2020-04-02 11:16 ? 4193次阅读
              基于TMR效应的电流传感器解读

              一文看懂罗氏线圈工作原理 积分器工作原理

              罗氏线圈(Rogowski线圈)又叫电流测量线圈、微分电流传感器,主要用于测量交流电流。罗氏线圈工作...

              发表于 2020-04-02 10:56 ? 5110次阅读
              一文看懂罗氏线圈工作原理  积分器工作原理

              磁通门电流传感器工作原理图文详解

              磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁率磁芯在交变磁场的饱和激励下,其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来...

              发表于 2020-04-02 16:28 ? 3288次阅读
              磁通门电流传感器工作原理图文详解

              Allegro MicroSystems,LLC...

              美国马萨诸塞州伍斯特市 – Allegro MicroSystems,LLC宣布推出一款全新高精度霍...

              发表于 2020-04-02 01:08 ? 344次阅读
              Allegro MicroSystems,LLC...

              电流传感器的分类

              市场上的电流传感器五花八门,大家都听说过或者用过,但你真的懂电流传感器吗?

              发表于 2020-04-02 17:22 ? 347次阅读
              电流传感器的分类

              一文读懂电流传感器分类

              电流传感器就是把大电流转换为同频同相的小电流以便于测量或实现隔离。根据不同的变换原理,电流传感器一般...

              发表于 2020-04-02 15:02 ? 536次阅读
              一文读懂电流传感器分类

              一种EMI电流探头的校准方法

              EMI电流探头是一种卡式电流传感器,专门用于测量线(单/多根电缆束、接地线/带状线束、屏蔽线外导体及...

              发表于 2020-04-02 16:28 ? 940次阅读
              一种EMI电流探头的校准方法

              电流传感器与电流互感器的区别

              电流传感器交直流都可以检测,电流互感器只能测交流。

              发表于 2020-04-02 16:49 ? 2648次阅读
              电流传感器与电流互感器的区别

              什么是霍尔电流传感器

              霍尔电流传感器是用一环形导磁材料作成磁芯,套在被测电流流过的导线上,将导线中电流感生的磁场聚集起来,...

              发表于 2020-04-02 15:35 ? 2257次阅读
              什么是霍尔电流传感器

              电流传感器分类

              电流传感器的具体分类

              发表于 2020-04-02 15:00 ? 951次阅读
              电流传感器分类

              电流传感器工作原理?

              工作原理主要是:霍尔效应原理 。

              发表于 2020-04-02 14:00 ? 1719次阅读
              电流传感器工作原理?

              电流传感器的作用

              电流传感器的范围广泛的应用均得益于能够测量电流。传统上,电流感应主要用于电路;ず捅ǜ。

              发表于 2020-04-02 11:05 ? 1559次阅读
              电流传感器的作用

              电动汽车充电桩热潮 霍尼韦尔电流传感器受宠

              简单来说,充电桩充电,就是将交流电转换为标准形式的直流或交流电流,进而输送到汽车电池的过程。这其中,...

              发表于 2020-04-02 10:36 ? 759次阅读
              电动汽车充电桩热潮  霍尼韦尔电流传感器受宠

              电流传感器在伺服驱动器中的应用实例分析

              电流传感器是伺服控制必不可少的一部分,小功率系统可采用霍尔电流传感器。通过ADC将模拟信号转换成数字...

              发表于 2020-04-02 17:55 ? 1010次阅读
              电流传感器在伺服驱动器中的应用实例分析

              电流传感器和互感器选型

              经常有客户说需要一个0.1%精度的电流钳,但是很遗憾目前没有这么高精度的电流钳。下面我们了解一下电流...

              发表于 2020-04-02 14:50 ? 604次阅读
              电流传感器和互感器选型

              变频伺服系统中不可或缺的电流传感器

              在电机控制的变频伺服系统中,电流传感器的采样精度和实时性很大程度上决定了系统的动、静态性能。精确的电...

              发表于 2020-04-02 17:47 ? 1072次阅读
              变频伺服系统中不可或缺的电流传感器

              TDK扩大钳式交流电流传感器的产品阵容

              2020年04月02日,TDK株式会社(社长:上釜 健宏)扩大了作为钳式交流电流传感器CCT系列新产品...

              发表于 2020-04-02 16:54 ? 415次阅读
              TDK扩大钳式交流电流传感器的产品阵容

              用费思负载校准电流传感器

              电流控制要达到足够的精确度,要求控制准、变化小、纹波小。

              发表于 2020-04-02 17:26 ? 536次阅读
              用费思负载校准电流传感器

              采用ASIC技术的新一代电流传感器

              本文介绍了一款新一代电流传感器,该传感器主要通过一种特别开发的ASIC技术来实现基于开环霍尔效应的电...

              发表于 2020-04-02 16:57 ? 825次阅读
              采用ASIC技术的新一代电流传感器

              LEM电流传感器在电梯专用变频器中的应用

               交流电机变频调速,在世界各发达国家已普遍使用,且有取代直流调速的趋势。用变频器控制电机实现调速,可...

              发表于 2020-04-02 19:17 ? 571次阅读
              LEM电流传感器在电梯专用变频器中的应用

              电流传感器在开关模式电源中应用方案

              常见的电源控制方案,像电流模式控制和峰值电流限制,在没有传统交流电流传感器提供实时信息的条件下是不可...

              发表于 2020-04-02 09:59 ? 918次阅读
              电流传感器在开关模式电源中应用方案

              Allegro推出创新型封装设计的电流传感器IC...

              Allegro MicroSystems公司为其Allegro电流传感器IC器件系列推出了一款全新的...

              发表于 2020-04-02 10:49 ? 986次阅读
              Allegro推出创新型封装设计的电流传感器IC...

              Allegro推出线性电流传感器ACS759

              Allegro MicroSystems 公司推出全新电流传感器IC,为 3.3 伏供电应用提供经济...

              发表于 2020-04-02 14:49 ? 1156次阅读
              Allegro推出线性电流传感器ACS759

              用电流传感器进行电流检测电路图

              过流检测传感器的工作原理如图1所示。通过变流器所获得的变流器次级电流经I/V转换成电压,该电压直流化...

              发表于 2020-04-02 10:18 ? 4978次阅读
              用电流传感器进行电流检测电路图

              打破垄断,中国新型光纤电流传感器研制成功

              日前,一种新型的光纤电流传感器——由湖北迅迪科技有限公司自主研发完成的“XD GDL-1光纤电流传感...

              发表于 2020-04-02 09:14 ? 1311次阅读
              打破垄断,中国新型光纤电流传感器研制成功

              阿尔卑斯电气演示使用小型无芯电流传感器进行电力监...

              阿尔卑斯电气在CEATEC JAPAN 2011上展示了通过无芯化缩小了产品尺寸的电流传感器。与采用...

              发表于 2020-04-02 09:33 ? 380次阅读
              阿尔卑斯电气演示使用小型无芯电流传感器进行电力监...

              ABB电流传感器的应用分析

              伴随着城市人口和建设规模的扩大,各种用电设备的增多,用电量越来越大,城市的供电设备经常超负荷运转,用...

              发表于 2020-04-02 17:51 ? 929次阅读
              ABB电流传感器的应用分析